王志偉，王飛，馬洪偉，張震，李承明

（1.江蘇邗建集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127；3.揚(yáng)州市金泰建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化城市建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，建筑物的整體布局、結(jié)構(gòu)種類更是多種多樣。工程建設(shè)過(guò)程中，技術(shù)人員經(jīng)常遇到超高、大跨度、大截面等混凝土梁板的超高大模板支模施工問(wèn)題。一般的超高大模板支撐體系[1]就是支撐高度超過(guò)8 m，或者是搭設(shè)的跨度大于18m，或施工總荷載高于15kN/m2，集中線荷載高于20kN/m的模板支撐體系。由于這類模板技術(shù)要求高、施工難度大、安全問(wèn)題突出，因此這類模板極易造成群死群傷事件，給社會(huì)財(cái)產(chǎn)、人民的生命和安全造成嚴(yán)重威脅。例如：2015年4月11日晚11時(shí)，河北省的新樂(lè)市建材市場(chǎng)正在施工的一商業(yè)樓在混凝土澆筑過(guò)程中模板支撐架發(fā)生倒塌，導(dǎo)致5人死亡、4人受傷；2015年1月29日零時(shí)25分左右，江西某大學(xué)體育館頂層現(xiàn)澆混凝土過(guò)程中超高大模板工程發(fā)生倒塌，事故造成1人死亡，18人受傷，其中3人重傷。從上述可知，提高超高大模板工程的安全可靠性是具有重要現(xiàn)實(shí)意義的一個(gè)課題。本文嘗試從超高大模板工程體系的專項(xiàng)施工方案出發(fā)，做好超高大模板工程安全隱患的防患措施，真正做到“預(yù)防為主”[2]，從而提高超高大模板工程的安全可靠度。

江蘇省某購(gòu)物中心工程效果圖

1 工程概況

本文以江蘇省某購(gòu)物中心工程為例，總建筑面積為141578.7m2，建筑總平面被劃分為A、B、C和D四區(qū)，建筑的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下三層、地上五層，該工程效果圖如下圖所示。該工程A區(qū)有超高大模板工程8處，其中最高的高度達(dá)32.75m。本文主要從計(jì)算理論、專項(xiàng)施工方案及安全監(jiān)測(cè)三個(gè)方面對(duì)超高大模板工程安全控制進(jìn)行系統(tǒng)論述。

2 超高大模板工程計(jì)算理論

在該購(gòu)物中心工程施工之前，施工企業(yè)集中項(xiàng)目部人員的所有技術(shù)力量對(duì)超高大模板工程進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。超高大模板工程支撐體系中的受力構(gòu)件(包括模板、方木、鋼管、扣件等)要加以驗(yàn)算其剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，對(duì)整個(gè)超高大模板工程穩(wěn)定性進(jìn)行核算，對(duì)某些具體的部位進(jìn)行抗彎、抗剪和撓度等方面的驗(yàn)算。

2.1 超高大模板工程承載力計(jì)算

超高大模板工程承載能力計(jì)算[3]是超高大模板工程專項(xiàng)施工方案的重要內(nèi)容，并以此作為該專項(xiàng)施工方案能否達(dá)到施工要求的重要依據(jù)。荷載主要包括：支撐體系自重、鋼筋自重、新澆筑混凝土自重、施工人員及施工設(shè)備荷載、振搗及傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載、風(fēng)荷載等荷載。

超高大模板工程支撐系統(tǒng)承載能力計(jì)算內(nèi)容包括：

①計(jì)算承載構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度；

②計(jì)算立桿(立柱)、地基承載力；

③計(jì)算連接扣件的抗滑承載力；

④計(jì)算支撐體系時(shí)，應(yīng)采用荷載效應(yīng)基本組合，并合理選擇桿件的計(jì)算模型。

2.2 超高大模板工程支撐體系穩(wěn)定性

由于超高大模板工程采用薄壁鋼管搭設(shè)且搭設(shè)高度較高，因此設(shè)計(jì)超高大模板工程時(shí)，就必須要考慮其穩(wěn)定性[4]。即使其支撐體系承載能力滿足實(shí)際要求的情況下，有時(shí)支撐體系立桿的穩(wěn)定性、風(fēng)荷載、豎向剪刀撐、立桿步距、豎向荷載不均勻分布等都會(huì)影響超高大模板工程的安全性，故要對(duì)超高大模板工程穩(wěn)定性進(jìn)行合理計(jì)算。其穩(wěn)定性計(jì)算主要有：

①立桿與橫桿的穩(wěn)定性；

②豎向荷載與水平荷載的影響。

3 超高大模板工程專項(xiàng)施工方案

在該購(gòu)物中心工程施工前，施工單位集中項(xiàng)目部所有技術(shù)力量，編制超高大模板工程專項(xiàng)施工方案[5]初稿，企業(yè)技術(shù)總工召開(kāi)三次內(nèi)部技術(shù)研討會(huì)對(duì)該初稿進(jìn)行優(yōu)化，將建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、承包單位由監(jiān)理單位組織相關(guān)專家對(duì)該超高大模板工程專項(xiàng)施工方案進(jìn)行評(píng)審并進(jìn)行整改，經(jīng)監(jiān)理單位審核后定稿并報(bào)批。該超高大模板工程專項(xiàng)施工方案主要內(nèi)容包括施工工藝流程、搭設(shè)與拆除以及成品保護(hù)。

3.1 超高大模板工程施工工藝流程

調(diào)研超高大模板工程資料→編制超高大模板工程搭設(shè)與拆除專項(xiàng)施工方案→組織專家審查→測(cè)量放線→平整場(chǎng)地與地基處理→安裝墊板→搭設(shè)超高大模板支撐體系→驗(yàn)收支撐體系→對(duì)梁板主次龍骨進(jìn)行安裝→梁板底模板的安裝→梁鋼筋進(jìn)行綁扎→梁側(cè)模的安裝→板模板的安裝→模板驗(yàn)收→板鋼筋的綁扎→驗(yàn)收鋼筋→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→模板拆除→模板維修。

3.2 超高大模板工程施工要求

3.2.1 超高大模板工程系搭設(shè)要求

①在支撐體系搭設(shè)前，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范[6]和施工方案的要求，由搭設(shè)和使用的人員進(jìn)行安全和技術(shù)交底。

②架子工進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)必須做好個(gè)人安全防護(hù)，所用的工具必須由繩索系在腰上。還需要進(jìn)行定期體檢，體檢合格才能持證上崗。不適于在高空中作業(yè)的人員，嚴(yán)禁高空作業(yè)，禁止私自拆除架上的架桿，帶板和機(jī)件等固體支撐和拉桿的桿件，腳手架上的工作人員不得集中且不準(zhǔn)打鬧。

③采用的鋼管、扣件等材料所搭設(shè)的支架，必須符合規(guī)范要求，并具有相應(yīng)的質(zhì)保資料。

④超高大模板工程應(yīng)符合專項(xiàng)施工方案和相關(guān)規(guī)范要求，使立桿縱距、立桿橫距、支架步距必須符合構(gòu)造要求。

⑤應(yīng)結(jié)合周邊結(jié)構(gòu)情況，實(shí)行有效連接措施來(lái)加強(qiáng)支架整體的穩(wěn)固性。

⑥如遇不可逆的自然天氣情況（如雷雨、霧及六級(jí)以上大風(fēng)）應(yīng)該停止支撐體系的搭設(shè)與拆除作業(yè)。風(fēng)雨過(guò)后要做好防滑工作，并要檢查架體有無(wú)松動(dòng)、下沉和歪斜現(xiàn)象。

⑦做好良好的絕緣措施，處理好電線及電動(dòng)機(jī)具與腳手架的接觸，嚴(yán)禁將電線扯在腳桿上。

3.2.2 超高大模板工程體系拆除要求

①超高大模板工程拆除之前，應(yīng)按照國(guó)家有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范和專項(xiàng)模板拆除施工方案，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人向拆除人員進(jìn)行安全和技術(shù)交底。

②模板拆除的順序和方法，應(yīng)按施工技術(shù)方案進(jìn)行，通常采取先支后拆、后支先拆，先拆非承重模板、后拆承重模板的順序，并應(yīng)從上而下進(jìn)行拆除。

③底模和其支架拆除時(shí)，應(yīng)當(dāng)與結(jié)構(gòu)在同一條件養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可再拆除。

④超高大模板工程支撐體系的拆除須經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與專職安全員檢查驗(yàn)收并確認(rèn)，由監(jiān)理單位和有關(guān)監(jiān)管部門(mén)審批合格后方可進(jìn)行。

⑤在拆除支撐體系前，應(yīng)當(dāng)先對(duì)支撐體系上的材料、工具和雜物進(jìn)行清掃，清除的同時(shí)要有專職人員負(fù)責(zé)警戒，并且設(shè)置警戒區(qū)和警戒標(biāo)志。

3.3 超高大模板工程成品保護(hù)

①應(yīng)按規(guī)定對(duì)超高大模板工程的通道口做好防護(hù)措施，現(xiàn)場(chǎng)由安全人員來(lái)監(jiān)護(hù)，不允許讓無(wú)關(guān)人員在模板支撐底下。

②梁板混凝土澆筑前，支撐體系和扣件及墊腳，應(yīng)由組織專門(mén)小組檢查其可靠性。

③梁板混凝土澆筑過(guò)程中，派專人在模板面架設(shè)水準(zhǔn)儀，方便隨時(shí)觀測(cè)模板面的標(biāo)高和已澆筑混凝土面標(biāo)高的變化，并同時(shí)派人在模板下觀察支撐體系的變形情況，若發(fā)現(xiàn)桿件出現(xiàn)變形或者異常時(shí)，應(yīng)立即報(bào)告，及時(shí)加固變形的桿件，防止安全事故的發(fā)生。

④不允許使用大錘或撬棍進(jìn)行拆模，防止損傷混凝土的表面和楞角，拆除下來(lái)的模板，應(yīng)做到及時(shí)修整模板，以便重復(fù)利用。

⑤在吊裝模板時(shí)，做到輕放輕起，不允許碰壞已完成的結(jié)構(gòu)，并做好防護(hù)措施防止模板變形。

⑥模板拆除后，應(yīng)當(dāng)立即對(duì)模板的板面及縫隙進(jìn)行全面清理，以保證下次使用不會(huì)出現(xiàn)粘模的現(xiàn)象。并要求對(duì)模板進(jìn)行維修清理，如模板清理、校正模板變形、更換模板配件等。

4 超高大模板工程安全監(jiān)測(cè)

該購(gòu)物中心工程A區(qū)就有超高大模板工程8處，其中最高的達(dá)32.75m，考慮到超高大模板工程的安全可靠度，施工單位決定對(duì)該超高大模板工程進(jìn)行全過(guò)程安全監(jiān)測(cè)[7]。

4.1 超高大模板工程監(jiān)測(cè)制度

①超高大模板工程監(jiān)測(cè)方案由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人編制，并經(jīng)總監(jiān)理工程師確認(rèn)，并聆聽(tīng)模板工程方面專家意見(jiàn)。

②施工過(guò)程中，每次監(jiān)測(cè)結(jié)果必須及時(shí)經(jīng)項(xiàng)目經(jīng)理與總監(jiān)理工程師簽字后，才能提供給施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主等各方。

③要保持對(duì)澆筑過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每30min進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，對(duì)混凝土實(shí)凝前后及混凝土終凝前至混凝土7d齡期進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，終凝后的監(jiān)測(cè)頻率為每天一次。

④監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)告必須包括項(xiàng)目監(jiān)測(cè)、頻率監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)允許值、報(bào)警值、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測(cè)結(jié)果。

⑤為防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接近報(bào)警值，應(yīng)組織相關(guān)各方啟動(dòng)應(yīng)急措施或搶險(xiǎn)措施。

4.2 超高大模板工程安全監(jiān)測(cè)方案

4.2.1 監(jiān)測(cè)目的

混凝土澆筑過(guò)程中和澆筑結(jié)束后的一段時(shí)間內(nèi)，超高大模板工程支撐體系由于受豎向荷載與水平荷載的作用，可能會(huì)發(fā)生豎向位移、水平位移或失穩(wěn)，當(dāng)變形過(guò)大時(shí)可能發(fā)生倒塌事故。為避免安全事故的發(fā)生，需要對(duì)支撐系統(tǒng)支撐體系豎向位移和水平位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.2.2 監(jiān)測(cè)儀器與參數(shù)要求

監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)精度詳見(jiàn)表1，監(jiān)測(cè)預(yù)警值與允許值詳見(jiàn)表2。

監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)精度（單位：mm） 表1

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目預(yù)警值與允許值（單位：mm） 表2

4.2.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置和基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)

①水平位移監(jiān)測(cè)參考點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

a.水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)：基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)超高大模板工程水平位移監(jiān)測(cè)起著重要作用，該點(diǎn)應(yīng)放置在監(jiān)測(cè)區(qū)域之外，利于觀察和基礎(chǔ)穩(wěn)定的地方。為方便校核基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，應(yīng)布置3個(gè)以上水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)。水平位移監(jiān)測(cè)參考點(diǎn)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況埋置，選擇距離監(jiān)測(cè)區(qū)域30米的位置采用純混凝土埋置。當(dāng)實(shí)施監(jiān)控時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要可布設(shè)多個(gè)工作基點(diǎn)。

b.超大型模板工程支撐系統(tǒng)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方法：采用小的反射棱鏡或反射鏡標(biāo)記水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)支護(hù)系統(tǒng)理論，每1.8m計(jì)算柱的最大固定監(jiān)測(cè)標(biāo)志。

水平位移用紅色油漆編號(hào)。并且在相同位置布置水平位移計(jì)，由計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

②沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

a.沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在距離監(jiān)測(cè)區(qū)域30m處設(shè)置3個(gè)以上的沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并設(shè)置角標(biāo)線或淺埋金屬管道。

b.支撐體系沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：支撐體系沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一般在受力較大的位置選取。根據(jù)施工圖紙，用一根短鋼管橫著把一根長(zhǎng)鋼管豎著引出來(lái)。鋼管上端固定，下端不固定。觀察尺固定在長(zhǎng)度約1m的垂直鋼管上。并相同位置布置垂直位移計(jì)，由計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

4.2.4 超高大模板工程安全監(jiān)測(cè)

①水平位移監(jiān)測(cè)

采用極坐標(biāo)法進(jìn)行水平位移的監(jiān)測(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選取?；c(diǎn)的穩(wěn)定性可以用后角交叉檢查。采用極坐標(biāo)法和后方交會(huì)法，野外采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，必須滿足規(guī)范的要求。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和調(diào)整，然后生成各種圖表和報(bào)表、變形的速率及變形的預(yù)報(bào)。

②沉降監(jiān)測(cè)

根據(jù)二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的要求，進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)之間的聯(lián)合測(cè)量，采用背對(duì)測(cè)量法，采用水準(zhǔn)計(jì)和匹配比例尺。固定在觀測(cè)點(diǎn)上的鋼尺作為前視尺，參考點(diǎn)上的立尺作為后視尺。使用水平儀分別讀取后視標(biāo)尺數(shù)據(jù)和前視標(biāo)尺數(shù)據(jù)。

同一點(diǎn)相鄰兩相的后視讀數(shù)減去前標(biāo)尺讀數(shù)之差即為觀測(cè)點(diǎn)的沉降量。

4.2.5 監(jiān)測(cè)周期與頻率

①監(jiān)測(cè)周期：從模板支撐體系搭設(shè)完成后，混凝土澆筑前起至混凝土澆筑完成后21天為止。

②監(jiān)測(cè)頻率：澆筑混凝土過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。澆筑前觀測(cè)二次作為初始參數(shù)，并調(diào)整好位移計(jì)位置；澆筑混凝土?xí)r，每15min觀察一次；澆筑后12h內(nèi)，每1h觀察一次，連續(xù)觀察12h。然后每天觀測(cè)2次。監(jiān)測(cè)期間若發(fā)生異常情況，則需加密監(jiān)測(cè)。若連續(xù)兩次觀測(cè)變形值在0.5mm以內(nèi)則可終止監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)現(xiàn)代化城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，大空間、大跨度、超高層的結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，因而超高大模板工程施工技術(shù)在這類建筑中得到了廣泛的運(yùn)用，本文中江蘇省某購(gòu)物中心工程只是其中一例。目前我國(guó)的超高大模板工程尚缺乏完善的理論指導(dǎo)，其設(shè)計(jì)計(jì)算仍存在諸多的不確定性因素，存在很多的安全隱患。在江蘇省某購(gòu)物中心工程施工時(shí)，施工單位首先對(duì)超高大模板工程進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，集中技術(shù)力量編制專項(xiàng)施工方案，邀請(qǐng)相關(guān)專家進(jìn)行論證并整改，按照相關(guān)手續(xù)進(jìn)行報(bào)批。施工過(guò)程中超高大模板工程專項(xiàng)施工方案對(duì)整個(gè)模板施工起到必不可少的指導(dǎo)性作用。安全監(jiān)控能幫助現(xiàn)場(chǎng)管理人員及時(shí)了解超高大模板工程的工作狀態(tài)。該工程順利竣工并已啟用，因而可以說(shuō)，實(shí)踐證明計(jì)算合理、方案得當(dāng)、監(jiān)測(cè)到位是超高大模板工程滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的基本保證。